N.19 Agosto 2003 ESTUTURAS MISTAS. Mário Fernandes Patrícia Carvalho Ricardo Gouveia Ricardo Gouveia Rute Rodrigues

N.19

Agosto 2003

ESTUTURAS MISTAS

Mário Fernandes

Patrícia Carvalho

Ricardo Gouveia

Ricardo Gouveia

Rute Rodrigues

EDIÇÃO:

CONSTRULINK PRESS Construlink, SA

Tagus Park, - Edifício Eastecníca 2780-920 Porto Salvo, Oeiras Tel . +351 214 229 970

apoio@construlink.com

Coordenador:

Pedro Vaz Paulo Editores:

Nuno Chambel Jorge Sequeira

A monografia

apresentada foi realizada

na cadeira de Processos

de Construção da

Licenciatura em

Engenharia Civil.

Índice

1. INTRODUÇÃO

1

2. ESTRUTURAS MISTAS VS. ESTRUTURAS TRADICIONAIS

3

3. PROCESSO DE PRÉ FABRICAÇÃO

9

3.1. FUNCIONAMENTO DA FÁBRICA - PERFIS METÁLICOS 9

3.2. CASAS DE BANHO 15

4. CONSIDERAÇÕES TEÓRICAS FUNDAMENTAIS

19

4.1. LAJES MISTAS 19

4.2. PAREDES E DIVISÓRIAS 27

4.3. REVESTIMENTOS 29

5. PROCESSO CONSTRUTIVO

33

6. UTILIZAÇÃO E MANUTENÇÃO

54

6.1. S

54

6.2. FOGO 54

6.3. DILATAÇÕES TÉRMICAS 56

6.4. MANUTENÇÃO 58

7. CONCLUSÃO

59

8. BIBLIOGRAFIA

61

Índice de Quadros

Quad.1-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível da gestão da construção...4

Quad.2-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível das fundações...5

Quad.3-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível das lajes...5

Quad.4-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível de paredes...6

Quad.5-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível dos revestimentos...6

Quad.6-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível das instalações eléctricas, hidráulicas e protecção contra fogo...6

Quad.7-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível dos prazos...7

Quad.8-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível do custo financeiro...7

Quad.9-Custo do m2 de construção segundo a portaria 821/99...8

Índice de Fotografias

Fig. 3.1.2 – Elementos de ligação armazenados em fábrica. ...11

Fig. 3.1.3 – Furação dos perfis em fábrica, para posterior aparafusamento em obra.. ...12

Fig. 3.1.4 – Robot de soldadura. ...12

Fig. 3.1.5 – Robot de soldadura controlado via intranet...13

Fig. 3.1.6 – Construção de um perfil soldado. ...13

Fig. 3.1.7 – Máquina de decapagem (projecção de granalha de aço)...14

Fig. 3.1.8 – Estufa de pintura (último tratamento dos perfis em fábrica). ...14

Fig. 3.2.1 – Construção em fábrica da estrutura de uma casa de banho...17

Fig. 3.2.2 – Panorâmica da linha de montagem das casas de banho. ...17

Fig. 3.2.3 – Pormenor da tubagem das canalizações e isolamento com lã de rocha, incorporadas no bloco da casa de banho. ...1 8 Fig. 3.2.4 – Diferentes aspectos finais possíveis para as casas de banho construídas em fábrica. ...18

Fig. 4.1.2 – Exemplos dos vários tipos de chapas. ...21

Fig. 4.1.3 – Situações extremas de interacção entre os elementos ...23

Fig. 4.1.4.- Diferentes alterações que limitam o deslizamento. ...25

Fig. 4.1.5 – Exemplos de ligações nos apoios. ...26

Fig. 5.1 – Execução das fundações. ...35

Fig. 5.2 – Pormenores do apoio de fundação que irá suportar perfil (pilar). ...36

Fig. 5.3 – Pilar de aço aparafusado directamente á fundação. ...36

Fig. 5.4 – Pilar de aço aparafusado indirectamente á fundação... 37

Fig. 5.5 – Estrutura reticulada. ...37

Fig. 5.6 – Pormenor do elemento de ligação laje - viga. ...38

Fig. 5.7 – Vista inferior da laje (pormenor da chapa metálica)...38

Fig. 5.8 – Ligação laje - viga (soldaduras)...39

Fig. 5.9 – Preparação da laje para colocação da casa de banho, canalizações; Pormenor dos pernes de fixação da chapa metálica ao betão na direcção da viga...39

Fig. 5.10 – Elementos constituintes da laje: chapa metálica, betão, armadura complementar e malha electrossoldada. ...40

Fig. 5.11 – Espaço não betonado para inserção da parede tripla de “pladur” da caixa de escadas. ... 40

Fig. 5.12 – Escadas metálicas...Erro! Marcador não definido.41 Fig. 5.13 – Pormenor da ligação escada - viga ...41

Fig. 5.14 – Espaço entre escada e parede, para colocação do revestimento. ... 41

Fig. 5.15 – Corrimão das escadas metálicas. ...42

Fig. 5.16 – Aspecto final das escadas metálicas. ... 42

Fig. 5.17 – Faixas de contraventamento nas fachadas laterais e no interior do edifício...43

Fig. 5.18 – Contraventamento no interior do edifício. ...43

Fig. 5.19, 5.20, 5.21 Casas de banho pré – fabricadas, implantadas em obra. ...44

Fig. 5.22 – Junta de dilatação alvenaria – viga preenchida com esferovite...45

Fig. 5.23 – Junta de dilatação entre edíficios...45

Fig. 5.24 – Construção de varandas...46

Fig. 5.25 – Montagem das paredes interiores em pladur...46

Fig. 5.26 – Elemento metálico ligado á laje, para fixação de uma porta ...47

Fig. 5.27 – Pormenor de acessibilidade ás tubagens que servem o edifício...47

Fig. 5.28 – Acabamento final de chão e paredes, na zona de serviço comum...48

Fig. 5.29 – Acabamento final de um apartamento (pavimento flutuante)...48

Fig. 5.30 – Rede metálica de malha grossa para suporte do isolamento exterior (pormenor de fixação da rede)...49

Fig. 5.31 – Fixação do isolamento (placas de esferovite) á rede metálica com argamassa cola...49 Fig. 5.32 – Pormenor do revestimento das paredes...50 Fig. 5.33 – Pormenor do revestimento das paredes (rede de fibra de vidro fixada ao isolante pelo revestimento base...50 Fig. 5.34 – Acabamento numa janela; protecção mecânica do revestimento em material cerâmico ...51 Fig. 5.35 – Fachada revestida a esferovite, e wallmate na zona das caixas de estore...52 Fig. 5.36 – Pormenor da junta de dilatação entre edifícios, preenchida à superfície com mastique...52 Fig. 5.37 – Evolução da aplicação do revestimento das paredes...53 Fig. 5.38 – Evolução da aplicação do revestimento das paredes...53

1. INTRODUÇÃO

A presente monografia tem como objectivo o estudo de estruturas mista aplicadas à habitação, focando alguns aspectos que consideramos essenciais ou de relevo, tais como comparação com as restantes opções existentes, entre outros.

Este tema de estudo foi auto-proposto porque considerámos ser um método construtivo inovador e com crescente implantação no panorama nacional. Além disto reparámos também que a maioria dos temas propostos pelo professor são de algum modo abordados nos exercícios propostos e nas aulas. Assim pretendemos expandir os nossos horizontes e trazer novidades ao conteúdo da cadeira, para que os nossos colegas possam partilhar do conhecimento por nós apreendido.

Centrando-nos no trabalho considerámos relevante abordar os seguintes aspectos:

Comparação a nível económico entre este processo e as estruturas convencionais;

•

• •

•

Destaque as propriedades físicas dos materiais e sua integração na estrutura, analisando ainda o processo construtivo dos perfis de aço; Execução em obra da estrutura suportante e de alguns dos elementos suportados;

Análise das necessidades da obra em relação à sua utilização e manutenção.

Para aprofundar o trabalho vimo-nos face ao problema de que muitos dos aspectos construtivos deste processo são diferentes da solução tradicionalmente usada. Assim, e porque o tamanho da monografia também é

limitado, escolhemos alguns tópicos para os quais vamos aprofundar um pouco a teoria por trás e os motivos porque foram escolhidos.

O primeiro aspecto que nos chamou a atenção foi a utilização de lajes mistas. Sendo tão diferente da solução tradicional este foi o ponto em que mais nos debruçamos e cujo desenvolvimento se segue.

Como a estrutura tem uma grande componente metálica achámos importante referir aspectos relacionados com o isolamento térmico e acústico utilizado.

Finalmente e para falarmos de algo que irá afectar a vida de quem utilizar estes edifícios vamos falar um pouco do tipo de paredes exteriores e divisórias interiores utilizadas.

2. ESTRUTURAS MISTAS VS

ESTRUTURAS TRADICIONAIS

A simples comparação dos dois sistemas construtivos não é justa, pois existem, para cada tipo de construção, vantagens no uso de estruturas metálicas ou de betão. É importante tirar proveito do melhor de cada um dos sistemas, sendo as soluções mistas as mais proveitosas, uma vez que cada material é adequadamente utilizado num trabalho conjunto.

No caso de edifícios, onde a comparação é mais evidente, é quase impossível afirmar "á priori", que a estrutura metálica seja melhor ou pior que a de betão. Cada caso deverá ser examinado tecnicamente, visando o satisfatório resultado de custo - benefício.

A tendência na área de construção é de aumentar a utilização das estruturas metálicas, ainda pouco desenvolvida, em Portugal, devido à inércia de implementação de novas soluções construtivas. No entanto existe uma grande expectativa de mercado impulsionada pelos engenheiros, que são sempre grandes aliados dos novos sistemas construtivos.

Com o aparecimento de maiores fábricas e de projectos mais sofisticados, aliados a uma maior experiência de construção, a quantidade de estruturas metálicas para grandes obras tem aumentado.

Comparação das Características dos Dois Tipos Construtivos

Edifícios de estruturas mistas

Edifícios de estruturas de betão

Gestão da obra

Execução em fábrica;

Apenas montagem em estaleiro;

Execução predominantemente no estaleiro;

Grande precisão dimensional; Menor precisão dimensional; Grande precisão quantitativa dos

materiais;

Maior dificuldade de precisão das quantidades;

Pouca diversidade de materiais (aço, parafusos, eléctrodos, tintas...);

Maior diversidade de materiais (cimento, areia, brita, água,

adjuvantes, cofragens, varões, etc.); Garantia de qualidade dos elementos

pré-fabricados (devido ao controlo da produção em fábrica);

Dificuldade em garantir a qualidade (“fabrico” em ambiente não

controlado – requer maior fiscalização);

Uniformidade das matérias-primas; Variedade dependente da necessidade de utilização; Pouca quantidade de mão-de-obra em

obra e necessidade de especialização;

Maior quantidade de mão-de-obra, com menor qualificação (mais do dobro ou triplo);

Estaleiro diminuto (material chega quando necessário, sem grandes necessidades de armazenamento);

Estaleiro de maior dimensão para matérias-primas e manuseamento;

Simplificação do estaleiro (minimização ou exclusão de escoramento na

execução de lajes);

Estaleiro mais completo, uso de escoramento com prumos na construção de lajes;

Obra seca; Obra com muito uso de água; Maior facilidade de fiscalização. Fiscalização mais exigente.

Quad.1-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível da gestão da construção

Fundações

Leveza estrutural; Grande peso estrutural;

40 a 80 kg/m2 (vigas e pilares); 250 a 350 kg/m2 (vigas e pilares); Menor transmissão de cargas às

fundações; Fundações mais solicitadas;

Pequenos volumes; Grandes volumes;

Soluções económicas. Soluções dispendiosas.

Quad.2-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível das fundações

Lajes

Lajes mistas – chapas caneladas, apoiadas directamente nas vigas, que também servem de cofragem para o betão;

Necessidade de cofragens apoiadas em prumos;

Grande rigor de nivelamento;

Dificuldades de nivelamento (principalmente com cofragens tradicionais);

Disponibilização quase imediata dos pavimentos para outras operações;

Impedimento do uso dos pisos devido à sua ocupação pelos escoramentos; Grande velocidade da construção; Velocidade dependendo da cura do

betão; Escadas pré fabricadas (fácil

montagem).

Dificuldade na execução de cofragens para escadas. Quad.3-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível das lajes

Paredes (de alvenaria ou outros materiais)

Precisão milimétrica; Variação dimensional; Esquadrias e prumadas exactas

resultando numa maior perfeição de execução em tempo reduzido;

Irregularidade de esquadrias e prumadas, aumentando o tempo de execução com regularizações; Economia na mão-de-obra de

execução.

Custo de execução elevado devido à correcção de imperfeições.

Quad.4-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível de paredes

Revestimentos

Minimização de argamassas de

regularização em pisos e paredes, devido ao rigor dos níveis, com economia do peso morto;

Necessidade de maior espessura de revestimento em lajes e paredes, de forma a colmatar as imperfeições;

Facilita o uso de materiais

complementares pré fabricados (painéis de paredes, forros, etc.).

Necessita aplicação de elementos de regularização antes da fixação dos revestimentos.

Quad.5-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível dos revestimentos

Quad.6-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível das instalações eléctricas, hidráulicas e protecção contra fogo

Instalações eléctricas, hidráulicas e protecção contra fogo

Pilares e vigas podem ser furados na fábrica ou em obra;

Dificuldade de execução de furos nas pilares e vigas (necessidade de maior rigor de planeamento em projecto; Facilidade de passagem de tubagens,

permite alterar as instalações em obra;

Impossibilidade de alteração após a execução da estrutura;

Necessita protecções contra fogo mais

sofisticadas. Protecção contra fogo simplificada.

Prazos

Simultaneidade de execução da

estrutura, fundações e outros elementos;

Dependência de terminar as

fundações para iniciar execução da estrutura;

Avanços de montagem de 3 em 3 pisos; Avanços de piso em piso; Possibilidade das paredes

acompanharem a montagem da estrutura.

Dificuldade de execução de paredes enquanto a estrutura estiver escorada.

Quad.7-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível dos prazos

Custo financeiro

Prazos finais reduzidos (rapidez de utilização);

Prazos alargados que aumentam os custos.

Retorno mais rápido do investimento. -

Quad.8-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível do custo financeiro

O somatório das pequenas economias podem gerar uma redução do custo final da construção de 8 a 10%, se não existirem grandes custos de transporte de materiais.

Existem ainda outras vantagens associadas ao uso de estruturas mistas que não são contabilizáveis numa comparação directa, mas apenas através da análise projecto a projecto:

Aumento da área líquida com aumento de valor venal e locativo.; •

• •

•

•

Aumento dos espaçamentos entre pilares, aumentando a área útil nas garagens;

Maior número de andares para a mesma altura do edifício, considerando vigas menos altas com o emprego de estruturas mistas; Maior facilidade de manutenção (maior acessibilidade aos elementos estruturais);

Diminuição de patologias no decorrer do tempo;